EP0240406B1 - Disjoncteur électrique à autosoufflage ayant une tenue diélectrique élevée - Google Patents

Disjoncteur électrique à autosoufflage ayant une tenue diélectrique élevée Download PDF

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EP0240406B1
EP0240406B1 EP87400634A EP87400634A EP0240406B1 EP 0240406 B1 EP0240406 B1 EP 0240406B1 EP 87400634 A EP87400634 A EP 87400634A EP 87400634 A EP87400634 A EP 87400634A EP 0240406 B1 EP0240406 B1 EP 0240406B1
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Merlin Gerin SA
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    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/91—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism the arc-extinguishing fluid being air or gas
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H33/02—Details
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts

Description

  • L'invention est relative à un disjoncteur électrique à autosoufflage ayant une enveloppe étanche en matériau isolant moulé, remplie d'un gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre, et comprenant :
    • une paire de bornes de connexion traversant la paroi de l'enveloppe,
    • un circuit principal de passage du courant nominal ayant un contact principal fixe, un contact principal mobile, et une zone de sectionnement ménagée entre lesdits contacts principaux lors de l'ouverture du circuit principal,
    • un circuit auxiliaire de shuntage du circuit principal pour la coupure du courant, et ayant un contact d'arc fixe et un contact d'arc mobile, agencés dans la même enveloppe et le même gaz que les contacts principaux, ledit circuit principal étant connecté directement aux bornes de connexion à l'intérieur de l'enveloppe en s'étendant suivant une trajectoire adjacente décalée transversalement et étant plus courte que celle du circuit auxiliaire de shuntage,
    • un intervalle de coupure situé entre les contacts d'arc lors de l'ouverture du circuit auxiliaire,
    • et un mécanisme de commande du disjoncteur destiné à séparer les contacts principaux avant l'ouverture des contacts d'arc.
  • Un disjoncteur connu du genre mentionné est décrit dans les brevets français FR-A-2.441.916 et européen EP-A-0.011.542 de la demanderesse. L'enveloppe isolante du disjoncteur est allongée et est subdivisée par une paroi interne horizontale en deux compartiments superposés le long de l'axe longitudinal. La zone de séparation des contacts principaux est agencée dans le compartiment inférieur, alors que l'intervalle de coupure entre les contacts d'arc se trouve dans le compartiment supérieur. On remarque dans la zone médiane de l'enveloppe que le système de connexion du contact principal fixe se trouve au potentiel de la borne supérieure, alors que le contact d'arc mobile juxtaposé latéralement est porté au potentiel de la borne inférieure. La différence de potentiel engendre un champ électrique important dans cette zone, susceptible d'affecter l'isolement électrique du disjoncteur en fonction de la valeur de la tension nominale utilisée. Le décalage longitudinal des zones de séparation du circuit principal et du circuit d'arc limite les performances et la tenue diélectrique d'un tel disjoncteur.
  • Le disjoncteur à arc tournant décrit dans le document EP-A-0.053.524 comporte des contacts de shuntage agencés transversalement entre des contacts principaux du circuit principal, et des contacts d'arc du circuit auxiliaire. En position de fermeture du disjoncteur, les contacts d'arc sont séparés en permanence par un intervalle d'isolement pour empêcher toute excitation de la bobine. Le contact mobile de shuntage se trouve sensiblement en regard du contact d'arc supérieur relié à la borne supérieure de polarité opposée. Le contact principal fixe se trouve au niveau du contact d'arc inférieur de polarité opposée. La présence de cette différence de potentiel crée dans cette zone un champ électrique important qui risque de perturber l'isolement électrique à l'intérieur de l'enveloppe pour une tension nominale égale ou supérieure à 36kV.
  • Le disjoncteur décrit dans le document US-A-3.257.532 comporte un premier circuit de contacts principaux, et un deuxième circuit de contacts d'arc. Les deux circuits sont agencés coaxialement l'un par rapport à l'autre en étant connectés en parallèle dans des trajets de mêmes longueurs entre les bornes de connexion. Ce disjoncteur nécessite des contacts additionnels glissants.
  • L'objet de l'invention consiste à améliorer la tenue diélectrique d'un disjoncteur à autosoufflage ayant une disposition côte à côte du circuit principal et du circuit d'arc à l'intérieur de l'enveloppe.
  • Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce
    • que la zone de sectionnement du circuit principal est disposée transversalement en regard de l'intervalle de coupure du circuit auxiliaire adjacent,
    • que le contact principal fixe et le contact d'arc fixe se trouvent à un même potentiel, notamment de l'une des bornes de connexion, et sont disposés sensiblement à un premier niveau de part et d'autre de l'axe longitudinal de l'enveloppe,
    • que le contact principal mobile et le contact d'arc mobile se trouvent au potentiel de l'autre borne de connexion, et sont disposés sensiblement à un deuxième niveau, lequel est différent du premier niveau,
    • et qu'un écran d'isolement est intercalé transversalement entre l'intervalle de coupure et la zone de sectionnement.
  • Une telle répartition des parties actives à l'intérieur de l'enveloppe améliore la tenue diélectrique du disjoncteur, étant donné que les contacts disposés en regard l'un de l'autre dans le sens transversal présentent les mêmes polarités.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, le disjoncteur est équipé d'un dispositif à autosoufflage ayant un ensemble piston cylindre de compression du gaz isolant, et une buse de soufflage entourant coaxialement l'intervalle de coupure pour assurer l'extinction de l'arc lors de l'ouverture du circuit auxiliaire. Le cylindre du dispositif à autosoufflage constitue ledit écran d'isolement entre les contacts respectifs du circuit principal et du circuit auxiliaire, l'ensemble étant agencé dans un premier compartiment de l'enveloppe, séparé du deuxième compartiment adjacent par une paroi intermédiaire fixe servant de support audit cylindre.
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexé dans lequel :
    • la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un pôle de disjoncteur selon l'invention, les contacts étant représentés en position d'ouverture;
    • la figure 2 est une vue encoupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1, à échelle agrandie.
  • Sur les figures, un pôle d'un disjoncteur 10 électrique à autosoufflage est logé dans une enveloppe 12 étanche en matériau isolant moulé, remplie d'un gaz isolant électronégatif à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre. L'enveloppe 12 de forme allongée, en résine époxyde, renferme un circuit principal 14 de passage du courant nominal ayant une paire de contacts principaux 16, 18, dont l'un est mobile, et un circuit auxiliaire 20 de shuntage du circuit principal 14 ayant une paire de contacts d'arc 22, 24, dont l'un est mobile 24. Une paire de traversées 26, 28, décalées l'une de l'autre dans la direction longitudinale, traversent radialement la paroi de l'enveloppe 12 pour constituer une borne 30 d'entrée et une borne 32 de sortie du pôle du disjoncteur 10.
  • A l'opposé des bornes 30, 32, la paroi latérale de l'enveloppe 12 isolante comporte une paire de plots 34, 36, de fixation destinés à solidariser mécaniquement le disjoncteur 10 à un support métallique relié électriquement à la masse. Les plots 34, 36, sont réalisés par moulage avec l'enveloppe 12 isolante, de manière à faire saillie de la paroi latérale située à l'opposé des traversées 26, 28.
  • Les fonds 38, 40, ouverts opposés de l'enveloppe 12 sont obturés respectivement au moyen d'un couvercle inférieur 42 et d'un couvercle supérieur 44. Un tamis moléculaire 46 est logé à l'intérieur de l'enveloppe 12 dans une cavité du couvercle inférieur 42.
  • Un mécanisme extérieur de commande (non représenté) est accouplé mécaniquement à une manivelle 48 calée sur un arbre 50 rotatif traversant un orifice de l'enveloppe 12 avec interposition d'un système d'étanchéité 52 dynamique. A l'intérieur de l'enveloppe 12, l'arbre 50 est articulé à une bielle 54 isolante de transmission destinée à entraîner l'équipage mobile du pôle du disjoncteur 10. L'orifice de passage de l'arbre 50 rotatif est disposé entre le plot de fixation 34 et le fond 38 inférieur de l'enveloppe 12.
  • Le contact principal mobile 18 du circuit principal 14 est monté à pivotement sur un axe 56 porté par une première barre de connexion 58 reliée à la traversée 26 inférieure. Une liaison cinématique 60 à levier 61 intermédiaire relie mécaniquement le contact principal mobile 18 à une tige 62 de commande mobile en translation, ayant une extrémité articulée à la bielle 54 isolante, et une extrémité opposée portant le contact d'arc mobile 24. La tige 62 est conductrice et est reliée électriquement à la traversée 26 inférieure par un conducteur de liaison 64 flexible. Lors de la rotation de l'arbre 50, la liaison cinématique 60 transforme le mouvement rectiligne de la tige 62 en un mouvement de pivotement du contact principal mobile 18, l'ensemble étant agencé pour provoquer la séparation des contacts principaux 16, 18, avant celle des contacts d'arc 22, 24. Le mouvement de pivotement du contact principal mobile 18 est ainsi dérivé du mouvement de coulissement de la tige 62 de commande du contact d'arc mobile 24.
  • Un dispositif à autosoufflage 65 à piston 66 et cylindre 68 de compression du gaz est associé à la paire de contacts d'arc 22, 24, et est actionné lors du déplacement de la tige 62 de commmande pour engendrer un soufflage pneumatique de l'arc tiré lors de la séparation des contacts d'arc 22, 24. Le piston 66 mobile est assujetti à la tige 62 et porte une buse de soufflage 67 entourant coaxialement les contacts d'arc 22, 24.
  • Le contact principal fixe 16 est raccordé par une deuxième barre de connexion 70 à la traversée supérieure 28. Le contact d'arc fixe est relié également à la traversée 28 supérieure par une liaison 72. A l'intérieur de l'enveloppe 12, le circuit principal 14 est agencé en sectionneur connecté directement aux traversées 26, 28 en s'étendant suivant une trajectoire longitudinale directement adjacente et plus courte que celle du circuit auxiliaire 20 décalé dans le sens transversal.
  • Le fonctionnement d'un tel disjoncteur à autosoufflage est similaire à celui décrit dans les brevets français FR-A-2.441.916 et européen EP-A-0.011.542 de la demanderesse.
  • Selon l'invention, la zone de sectionnement 74 entre les contacts principaux fixe 16 et mobile 18 du circuit principal 14 se trouve dans le compartiment supérieur 76 de l'enveloppe 12, vis-à-vis de l'intervalle de coupure 78 et du dispositif à autosoufflage 65 du circuit auxiliaire 20. Le contact principal fixe 16 est sensiblement au même niveau que le contact d'arc fixe 22 adjacent, et le contact principal pivotant 18 est séparé latéralement du dispositif à autosoufflage 16 par la cloison isolante du cylindre 68. Le compartiment supérieur 76 est délimité du compartiment inférieur 80 par une paroi intermédiaire 82 isolante de support du cylindre 68. La paroi 82 fixe s'étend parallèlement aux couvercles 42, 44, et comporte une lumière 84 de passage de la tige 62 coulissante. Le cylindre 68 est positionné dans le compartiment supérieur 76, et son extrémité 86 peut être prolongée vers le haut, au-delà du niveau des contacts fixes 16, 22, de manière à former un écran isolant fixe s'étendant au voisinage du plan médian entre l'intervalle de coupure 78 et la zone de sectionnement 74.
  • Le contact principal fixe 16 et le contact d'arc fixe 22 se trouvent au potentiel de la borne 32 supérieure et constituent deux parties actives de mêmes polarités, disposées en regard l'une de l'autre. Il en est de même pour le contact principal mobile 18 et le contact d'arc mobile 24, portés tous les deux au potentiel de la borne 30 inférieure. Cette répartition des parties actives à l'intérieur du compartiment supérieur 76 de l'enveloppe 12 isolante améliore la tenue diélectrique du disjoncteur, et évite tout amorçage interne jusqu'à des tensions nominales de l'ordre de 40 kV. La tige 62 conductrice et la première barre de connexion 58 s'étendent parallèlement dans le compartiment inférieur 80 de part et d'autre du plan médian, et se trouvent au potentiel de la borne 30 inférieure.

Claims (4)

  1. Disjoncteur électrique à autosoufflage ayant une enveloppe (12) étanche en matériau isolant moulé, remplie d'un gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre, et comprenant :
    - une paire de bornes (30, 32) de connexion traversant la paroi de l'enveloppe (12),
    - un circuit principal (14) de passage du courant nominal ayant un contact principal fixe (16), un contact principal mobile (18), et une zone de sectionnement (74) ménagée entre lesdits contacts principaux (16,18) lors de l'ouverture du circuit principal (14),
    - un circuit auxiliaire (20) de shuntage du circuit principal (14) pour la coupure du courant, et ayant un contact d'arc fixe (22) et un contact d'arc mobile (24), agencés dans la même enveloppe (12) et le même gaz que les contacts principaux (16, 18), ledit circuit principal (14) étant connecté directement aux bornes de connexion (30, 32) à l'intérieur de l'enveloppe (12) en s'étendant suivant une trajectoire adjacente décalée transversalement et étant plus courte que celle du circuit auxiliaire (20) de shuntage,
    - un intervalle de coupure (78) situé entre les contacts d'arc (22,24) lors de l'ouverture du circuit auxiliaire (20),
    - et un mécanisme de commande (48, 50, 54, 60) du disjoncteur destiné à séparer les contacts principaux (16, 18) avant l'ouverture des contacts d'arc (22, 24),
    caractérisé en ce
    - que la zone de sectionnement (74) du circuit principal (14) est disposée transversalement en regard de l'intervalle de coupure (78) du circuit auxiliaire (20) adjacent,
    - que le contact principal fixe (16) et le contact d'arc fixe (22) se trouvent à un même potentiel, notamment de l'une (32) des bornes de connexion, et sont disposés sensiblement à un premier niveau de part et d'autre de l'axe longitudinal de l'enveloppe (12),
    - que le contact principal mobile (18) et le contact d'arc mobile (24) se trouvent au potentiel de l'autre borne (30) de connexion, et sont disposés sensiblement à un deuxième niveau, lequel est différent du premier niveau,
    - et qu'un écran (68, 86) d'isolement est intercalé transversalement entre l'intervalle de coupure (78) et la zone de sectionnement (74).
  2. Disjoncteur électrique selon la revendication 1, comprenant un dispositif à autosoufflage (65) ayant un ensemble piston (66) cylindre (68) de compression du gaz isolant, et une buse (67) de soufflage entourant coaxialement l'intervalle de coupure (78) pour assurer l'extinction de l'arc lors de l'ouverture du circuit auxiliaire (20), caractérisé en ce que le cylindre (68) du dispositif à autosoufflage (65) constitue ledit écran d'isolement entre les contacts (16, 22; 18, 24) respectifs du circuit principal et du circuit auxiliaire, l'ensemble étant agencé dans un premier compartiment (76) de l'enveloppe (12), séparé du deuxième compartiment (80) adjacent par une paroi (82) intermédiaire fixe servant de support audit cylindre (68).
  3. Disjoncteur électrique selon la revendication 2, dans lequel le contact principal mobile (18) du circuit principal (14) est monté à pivotement sur un axe (56) porté par une première barre de connexion (58) traversant la paroi intermédiaire (82) et s'étendant sur la majorité de sa longueur dans le deuxième compartiment (80) en étant relié à la borne de connexion (30) inférieure, caractérisé en ce que l'axe (56) de pivotement du contact principal mobile (18) est situé dans le premier compartiment (76) dans l'alignement avec une deuxième barre de connexion (70) du contact principal fixe (16) à la borne de connexion (32) supérieure.
  4. Disjoncteur électrique selon la revendication 3, dans lequel le contact principal mobile est actionné à pivotement par une liaison cinématique (60) accouplée a une tige (62) coulissante articulée à une bielle de commande, caractérisé en ce que la liaison cinématique (60) comporte un levier (61) de transmission traversant la paroi (82) intermédiaire de l'enveloppe (12) selon une direction oblique par rapport à l'axe longitudinal.
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